本发明涉及碳膜的制作方法技术领域,特别是一种高导热碳膜的低温制作方法。
背景技术:
目前制作高导热石墨膜的方法是将pi膜加热到1100-1400摄氏度温度进行碳化,碳化后,再加热到3000-3500摄氏度石墨化,经压膜,贴膜后形成高导热石墨膜,其导热系数远远高于铜、银、金等纯金属。但这种方法的原材料为pi膜,因此,材料成本很高,同时,必须进行压模、贴膜才能成型,进一步提高的制作成本。另外,经过此种传统方法制作的石墨膜存在横向、纵向导热系数不均的问题,并且,石墨化的温度非常高,能耗居高不下。
技术实现要素:
本发明的目的是提供一种高导热碳膜的低温制作方法,采用纳米碳粉浆料印刷在铜箔基体上,在氮气或氩气保护下加热碳化及石墨化转变,制备成高导热石墨膜材料,大大降低石墨化温度,从而减低制作成本。
为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案为,一种高导热碳膜的低温制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
a、选择厚度为10μm-100μm之间铜箔,将其清洗干净,作为基底材料;
b、采用印刷法,将纳米碳浆材料印刷在基体材料表面,印刷厚度在100μm-500μm范围,形成初材;
c、将步骤b中的初材置于发热碳化炉中、真空状态或惰性气体保护下加热碳化,碳化温度1000℃-1500℃,碳化时间0.5-1小时;
d、将步骤c中碳化后的初材自然降温,放入石墨化炉,在石墨化炉中采用惰性气体保护下加热,加热温度2000℃-2600℃,加热时间2-8小时,使之充分石墨化,形成石墨膜,降温后,取出;
e、将d步骤中得到的石墨膜进行压模,贴膜形成高导热石墨材料膜成品。
进一步地,所述碳浆印刷厚度与基体厚度比一般为1.5:1-2.5:1。
进一步地,步骤c中所述的惰性气体为氮气或氩气。
进一步地,步骤d中所述的惰性气体为氮气或氩气。
进一步地,所述碳浆材料混入铁纳米粉做催化剂,起进一步的催化作用。
采用本发明所述的方法具有以下优点:
1、众所周知,能耗随着温度的上升成指数增加,本发明用铜箔作为基体支撑材料的同时也作为催化材料,采用用纳米碳粉浆料印刷在基体上,在氮气或氩气保护下加热碳化及石墨化转变,制备成高导热石墨膜材料,将石墨化的温度从3000℃将至2500℃左右,从而将能耗大幅减少,制作成本降低。
2、铜箔的熔点低于石墨化所需的温度,在1300℃-1500℃的时候,铜箔融化,均匀进入碳浆,使得碳化后的石墨膜具备良好的韧性,可以卷曲储存。
实施例
实施例1:一种高导热碳膜的低温制作方法,包括以下步骤:
a、选择厚度为10μm铜箔,将其清洗干净,作为基底材料;
b、采用印刷法,将纳米碳浆材料印刷在基体材料表面,印刷厚度为100μm,形成初材;
c、将步骤b中的初材置于发热碳化炉中、真空状态或惰性气体保护下加热碳化,碳化温度1000℃,碳化时间0.5小时;
d、将步骤c中碳化后的初材自然降温,放入石墨化炉,在石墨化炉中采用惰性气体保护下加热,加热温度2000℃℃,加热时间2小时,使之充分石墨化,形成石墨膜,降温后,取出;
e、将d步骤中得到的石墨膜进行压模,贴膜形成高导热石墨材料膜成品。
进一步地,步骤c中所述的惰性气体为氮气或氩气。
进一步地,步骤d中所述的惰性气体为氮气或氩气。
进一步地,所述碳浆材料混入铁纳米粉做催化剂,起进一步的催化作用。
实施例2:一种高导热碳膜的低温制作方法,包括以下步骤:
a、选择厚度为100μm的铜箔,将其清洗干净,作为基底材料;
b、采用印刷法,将纳米碳浆材料印刷在基体材料表面,印刷厚度在500μm,形成初材;
c、将步骤b中的初材置于发热碳化炉中、真空状态或惰性气体保护下加热碳化,碳化温度1500℃,碳化时间1小时;
d、将步骤c中碳化后的初材自然降温,放入石墨化炉,在石墨化炉中采用惰性气体保护下加热,加热温度2600℃,加热时间8小时,使之充分石墨化,形成石墨膜,降温后,取出;
e、将d步骤中得到的石墨膜进行压模,贴膜形成高导热石墨材料膜成品。
进一步地,步骤c中所述的惰性气体为氮气或氩气。
进一步地,步骤d中所述的惰性气体为氮气或氩气。
进一步地,所述碳浆材料混入铁纳米粉做催化剂,起进一步的催化作用。
实施例3:一种高导热碳膜的低温制作方法,包括以下步骤:
a、选择厚度为80μm的铜箔,将其清洗干净,作为基底材料;
b、采用印刷法,将纳米碳浆材料印刷在基体材料表面,印刷厚度在120μm,形成初材;
c、将步骤b中的初材置于发热碳化炉中、真空状态或惰性气体保护下加热碳化,碳化温度2000℃,碳化时间0.6小时;
d、将步骤c中碳化后的初材自然降温,放入石墨化炉,在石墨化炉中采用惰性气体保护下加热,加热温度2500℃,加热时间6小时,使之充分石墨化,形成石墨膜,降温后,取出;
e、将d步骤中得到的石墨膜进行压模,贴膜形成高导热石墨材料膜成品。
进一步地,步骤c中所述的惰性气体为氮气或氩气。
进一步地,步骤d中所述的惰性气体为氮气或氩气。
实施例4:一种高导热碳膜的低温制作方法,包括以下步骤:
a、选择厚度为50μm的铜箔,将其清洗干净,作为基底材料;
b、采用印刷法,将纳米碳浆材料印刷在基体材料表面,印刷厚度在125μm,形成初材;
c、将步骤b中的初材置于发热碳化炉中、真空状态或惰性气体保护下加热碳化,碳化温度2000℃,碳化时间0.8小时;
d、将步骤c中碳化后的初材自然降温,放入石墨化炉,在石墨化炉中采用惰性气体保护下加热,加热温度2200℃,加热时间7小时,使之充分石墨化,形成石墨膜,降温后,取出;
e、将d步骤中得到的石墨膜进行压模,贴膜形成高导热石墨材料膜成品。
进一步地,步骤c中所述的惰性气体为氮气或氩气。
进一步地,步骤d中所述的惰性气体为氮气或氩气。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,在本发明的精神和原则内可以有各种更改和变化,这些等同的变型或替换等,均包含在本发明的保护范围之内。